简单机械难题及答案经典.docx

简单机械难题及答案经典一、简单机械选择题1．如图，用滑轮组将600N 的重物在10s 内匀速提升了2m ，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是A．绳子自由端拉力的功率是70WB．滑轮组的机械效率是85.7%C．提升重物的过程中所做的额外功是400JD．提升的重物变成400N 时，滑轮组的机械效率将变大【答案】 B【解析】【详解】A．根据图示可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力：F= 1（ G+G 轮） =1（600N+100N ） =350N，22拉力端移动距离：s=2h=2× 2m=4m，总功：W 总=Fs=350N×4m=1400J，拉力的功率：P= W总= 1400J =140W；t10s故 A 错；B．有用功：W 有用 =Gh=600N×2m=1200J，滑轮组的机械效率：W有1200Jη= W总 = 1400J≈ 85.7%，故 B 正确；C．提升重物的过程中所做的额外功：W 额=W 总﹣ W 有用 =1400J﹣1200J=200J，故 C 错；D．当提升重物的重力减小为400N，做的有用功就变小，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变小，故滑轮组的机械效率变小，故 D 错；2． 如图所示，用滑轮组在 4s 内将重为 140N 的物体匀速提升 2m ，若动滑轮重 10N ，石计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。

则在此过程中，下列说法正确的是A ．拉力 F 为 75NB ．绳子自由端向上移动了 4mC ．滑轮组的机械效率约为93.3%D ．提升 200N 重物时，滑轮组机械效率不变 【答案】 C【解析】【详解】A ． 由图可知， n=3，不计摩擦及绳重，拉力：F= 1 （ G+G 动） = 1×（ 140N+10N ） =50N ，故 A 错误；3 3B ．则绳端移动的距离：s=3h=3× 2m=6m ，故 B 错误；C ．拉力做功： W 总 =Fs=50N ×6m=300J ，有用功： W 有用 =Gh=140N ×2m=280J ，W有用× 100%=280J× 100% ≈93.3%，故 C 正确。

滑轮组的机械效率：=W 总300JD ． 提升 200N 重物时，重物重力增加，据W有用Gh=G==可知滑轮组机W 总Gh G 动 h G G 动械效率变大，故 D 错误。

3． 用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N 的物体匀速提升绳重时，滑轮组的机械效率为60%．则下列选项错误的是（）A ．有用功一定是 150JB ．总功一定是 250J1m ，不计摩擦和C ．动滑轮重一定是【答案】 D100ND ．拉力大小一定是125N【解析】 【分析】知道物体重和物体上升的高度，利用W=Gh 求对物体做的有用功；又知道滑轮组的机械效率，利用效率公式求总功，求出了有用功和总功可求额外功，不计绳重和摩擦，额外功 W 额 =G 轮 h ，据此求动滑轮重；不计摩擦和绳重，根据F=1n（G 物+G 轮）求拉力大小．【详解】对左图滑轮组，承担物重的绳子股数n=3，对物体做的有用功：W 有=Gh=150N×1m=150J，W有W有150J由η=，得： W 总 ===250J，因此， W 额 =W 总 -W 有 =250J-150J=100J；因为不W总60%计绳重和摩擦， W 额=G 轮 h，所以动滑轮重：W额100J=100N ，拉力 F 的大小：G 轮==h1mF=1（ G 物 +G 轮） =1（ 150N+100N ）=250N ；对右图滑轮组，承担物重的绳子股数333n=2，对物体做的有用功：W有W 有=Gh=150N×1m=150J ，由η=，得： W 总W总W有150J=250J，所以 W 额 =W 总-W 有 =250J-150J=100J；因为不计绳重和摩擦，W 额=G 轮==60%h，因此动滑轮重： G 轮 = W额=100J=100N，拉力 F 的大小： F=1（ G 物+G 轮）=1 h1m22（150N+100N ） =125N ；由以上计算可知，对物体做的有用功都是150J，总功都是 250J，动滑轮重都是100N ，故 A 、 B、 C 都正确；但拉力不同，故 D 错．故选 D ．4．如图所示，小丽分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1 ，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则A． W1 = W2η1=η2B．W 1 = W2η1<η2 C． W1 < W2η1>η2D． W1 > W2η1<η2【答案】 C【解析】【分析】由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，利用乙滑轮做的额外功多，由“小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面”可知两种情况的有用功，再根据总功等于有用功加上额外功，可以比较出两种情况的总功大小．然后利用W有100% 即可比较出二者机W总械效率的大小．【详解】因为用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；W有根据可知：当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效W总率越高．而乙滑轮是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低．即 W1＜ W2，1＞2．【点睛】本题考查功的计算和机械效率的大小比较这一知识点，比较简单，主要是学生明确哪些是有用功，额外功，总功，然后才能正确比较出两种情况下机械效率的大小．5．如图所示，定滑轮重A 沿竖直方向匀速提高了4N，动滑轮重0.5N，在拉力 F 的作用下， 1s 内将重为10cm ．如果不计绳重和摩擦．则以下计算结果正确的是4N 的物体A．绳子自由端移动速度为0.3m/sB．拉力 F 的大小为4NC．拉力 F 的功率为 0.45WD．滑轮组的机械效率为75%【答案】 C【解析】【详解】由图知道，承担物重的绳子的有效股数是：n=2，A．绳端移动的距离是：s=2h=2× 0.1m=0.2m，绳子自由端移动的速度是：s 0.2mv0.2m/s ，t1s故 A 错误；B ．不计绳重和摩擦，则拉力 F1 G G 动 = 14N 0.5N 2.25N ，n2 故 B 错误；C ．拉力做的总功： W 总 =Fs=2.25N ×0.2m=0.45J ，拉力 F 的功率： W 总 0.45J0.45W ，Pt1s故 C 正确；D ．拉力做的有用功W 有 =Gh=4N ×0.1m=0.4J ，滑轮组的机械效率是：W 有100%0.4J W 总 100% ≈ 88.9%，0.45J故 D 错误。

6．如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J 的有用功， 100J 的额外功，则该动滑轮的机械效率为（ ）A ．75％B ． 66． 7％C ． 33．3％D ． 25％【答案】 A 【解析】试题分析：由题意可知，人所做的总功为W 总=W 有 +W 额=300J+100J=400J ，故动滑轮的机械效率为 η=W 有/W 总 =300J/400J=75%，故应选 A 。

【考点定位】机械效率7． 如图为工人用力撬起石头的情景，小亮在图中画出了四个作用于硬棒上的力，其中能正确表示工人左手施力且最省力的是 （ ）A ． F 1B ． F 2C ． F 3D ． F 4【答案】 C【解析】解答：因为由图可知 ,四个力中 F3 的力臂最长，所以根据杆杆平衡条件可知，最省力的是沿F3 方向．故选 C.8．如图所示，手用 F1的力将物体 B 匀速提升 h， F1做功为 300J；若借助滑轮组用 F2的力把物体 B 匀速提升相同高度， F2做功为 500J，下列说法错误的是A．滑轮组机械效率为60%B．两个过程物体 B 均匀速运动，机械能增加C．滑轮组的自重，绳子和滑轮之间的摩擦等因素导致F2做的功有一部分属于额外功21做功的功率大D． F 做功的功率比F【答案】 D【解析】【详解】A．根据题意知道，用F1的力将物体 B 匀速提升 h， F1做的是有用功，即W 有 =300J，借助滑轮组用 F2的力把物体 B 匀速提升相同高度，F2做的是总功，即 W 总 =500J，由W有用W 总100%知道，滑轮组的机械效率是：W有用100%=300J100%=60% ,W总500J故 A 不符合题意；B．由于两个过程物体 B 均做匀速运动，所以，动能不变，但高度增加，重力势能增大，而动能与势能之和是机械能，所以机械能增大，故 B 不符合题意；C．由于需要克服滑轮组的自重及绳子和滑轮之间的摩擦做功，即由此导致F2多做一些功，即额外功，故 C 不符合题意；D．由P Wt 知道，功率由所做的功和完成功所需要的时间决定，根据题意不知道完成功所用的时间，故无法比较功率的大小，故 D 符合题意．9．下列简单机械中既可以省力，同时又可以改变力的方向的是A．定滑轮B．动滑轮C．斜面D．滑轮组【答案】 D【解析】【分析】不同机械的优缺点都不一样：动滑轮省力，但不能改变力的方向；定滑轮可以改变方向，但不能省力；斜面只能改变力的大小；滑轮组既可以改变力的大小也可以改变力的方向．【详解】A、定滑轮只能改变力的方向，不能省力，不符合题意；B、动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，不符合题意；C、斜面可以省力，不能改变力的方向，不符合题意；D、滑轮组既可以省力，也可以改变力的方向，符合题意；故选 D ．10．如图所示，一均匀木板AB B端固定在墙壁的转轴上，木板可在竖直面内转动，木板，下垫有长方形木块 C，恰好使木板水平放置．现有水平拉力 F 拉木块 C，在粗糙水平地面上由 B 向 A 缓慢运动过程中，拉力 F 将A．变小B．不变C．逐渐增大D．先减小后增大【答案】A【解析】【详解】以杆为研究对象，杆受重力G 和C 对它的支持力 F 支，根据杠杆平衡条件可得： F 支 ?l 支=G?l G，水平力F 由 B 向 A 缓慢匀速推动木块， F 支的力臂在增大，重力G 及其力臂变，所以根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐渐减小；由于支持力逐渐减l G均不小，且力的作用是相互的，所以可知杆对物体 C 的压力也逐渐减小，根据影响摩擦力大小的因素可知， C 和木板间、 C 和地面间的摩擦力逐渐减小，拉力和摩擦力是平衡力，由力的平衡条件可知，水平拉力 F 也逐渐减小．11．下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是A．机械效率越大，做的有用功一定越多B．功率越大，做功越快C．有力作用在物体上，力一定对物体做了功D．功率小，机械效率也一定低【答案】 B【解析】【详解】A．因为机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率越大，做的有用功不一定越多，故 A 错误；B．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，故 B 正确；C．有力作用在物体上，物体力的方向上没有移动距离，力不做功，故 C 错误；D．机械效率是有用功与总功的比值，与功率的大小无关，故 D 错误．12．如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB 为一可绕固定点O 转动的轻质杠杆，已知 OA : OB 1: 2 ，A端用细线挂一空心铝球，质量为 2.7kg ．当铝球一半体积浸在水中，在 B 端施加3.5N的竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡．（铝 2.7103 kg / m3， g 10 N / kg ）下列结果正确的是A．该铝球空心部分的体积为 1 10 3 m3B．该铝球的体积为310 3 m3C．该铝球受到的浮力为D．该铝球受到的浮力为【答案】 C【解析】【分析】20N 40N根据密度的公式得到铝球实心部分的体积，根据杠杆的平衡条件得到 A 端的拉力，铝球在水中受到的浮力等于重力减去 A 端的拉力，根据阿基米德原理求出排开水的体积，从而得出球的体积，球的体积减去实心部分的体积得到空心部分的体积．【详解】铝球实心部分的体积：由杠杆平衡的条件可得：铝球受到的浮力：F浮V实m 2.7kg 1 10 3 m3，2.7103 kg / m3F A×OA=F B×OB， F AOB23.5N7N ，OAFB1G F mg F 2.7kg 10N / kg7N20N ，F浮20N33铝球排开水的体积：V排水 g 1 103 kg / m310N / kg 2 10m ，铝球的体积： V球2V排 2 210 3 m3 4 103 m3，则空心部分的体积：V空V球V实410 4 m31 10 3 m3 3 10 3 m3．【点睛】本题考查杠杆和浮力的题目，解决本题的关键知道杠杆的平衡条件和阿基米德原理的公式．13．如图所示的装置中,物体 A 重 100N,物体 B 重 10N,在物体 B 的作用下 ,物体 A 在水平面，上做匀速直线运动，如果在物体 A 上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为30W，使物体 B 匀速上升3m 所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）A．1s B． 2s C． 3 s D． 4s【答案】 B【解析】分析：（1）物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动， A 受到的摩擦力和挂钩的拉力是一对平衡力，可求出摩擦力。